运载火箭，指能够把人造卫星、载人飞船、空间站或空间探测器准确地送到科学家预定轨道的单级或多级火箭。
运载火箭多数为两级以上的多级火箭，每一级都有推进剂箱、火箭发动机和飞行控制系统，末级有仪器舱和有效载荷，级与级之间有级间段连接。有效载荷装在仪器舱上面，外面有整流罩，在火箭飞出大气层后，整流罩即抛掉。
运载火箭凭借其巨大的、向上向前的推力，把飞船按照预定的速度和方向送入太空。当火箭飞到足够高的时候，火箭和飞船就会自动分离，分离后的飞船按预定计划进入运行轨道继续飞行，而完成运输任务的火箭却像太空垃圾一样，坠落地面或在大气中摩擦熔蚀而消失在茫茫太空中。
由于运载火箭的主要任务和作用就是“运”和“载”，因此也可把运载火箭理解为专门运输航天器的运载工具。运载火箭是航天技术发展的重要基础之一，航天飞行的历史是从运载火箭技术开始的，没有运载火箭就没有航天飞行。由于运载火箭在飞船升天或其他航天器发射中担负着“超级梯子”的作用，所以有人给它起了一个神话般的名字——“通天之梯”。
“土星”系列火箭是由布劳恩领导、为实施“阿波罗”计划专门研制的运载火箭系列，有“土星”1、“土星”1B、“土星”5等型号。其中，“土星”1为一种试验型的两级运载火箭，为了改进“土星”火箭及确定“阿波罗”飞船的总体方案，于1961年至1965年从卡纳维拉尔角共发射10次，其中有5次把“阿波罗”飞船的主体模型发射入轨。“土星”1B是为在近地轨道载人和不载人的“阿波罗”飞船进行试验而研制的，也是两级运载火箭，是“土星”1的改进型，但在第二级配备了1台用液氧/液氢做推进剂的J-2发动机，在1966—1975年共发射10次，全部成功。
“土星”5是专为在近地和近月轨道运载“阿波罗”飞船以及将航天员送往月球而研制的。“阿波罗”飞船总重达46吨，高25米，最大直径6.6米，要把这么重的飞船以第二宇宙速度将其送入月球轨道，以往任何一种运载火箭都无法胜任。为此，专门研制了“土星”5三级运载火箭。
1967年11月9日，用“土星”5首次发射不载人的“阿波罗”4号成功后，于1968年12月21日进行首次载人飞行发射，将“阿波罗”8号成功地送入绕月球的轨道。1967—1973年间，从卡纳维拉尔角共发射13次，全部成功，其中有10次是运载“阿波罗”载人飞船进入预定轨道。1969年7月16日，“土星”5号运载火箭将“阿波罗”11号飞船送入月球轨道。